4. 次世代高速トランスポートプロトコルに関する研究
エンドホスト間でデータを高速に，かつ効率よく転送するための中心技術がトランスポートプロトコルである．特にインターネットで用いられているTCPでは，エンドホストがネットワークの輻輳状態を自律的に検知して転送率を決定している．これは，インターネットの基本思想であるEnd-to-end principleの核になっているものであるが，エンドホストの高速化により，その適応性をより高度なものにできる可能性が十分にある．本研究テーマでは，そのようなトランスポートプロトコルそのものに関する研究，および，そのようなトランスポートプロトコルを用いるアプリケーションシステムの性能向上に関する研究に取り組んでいる．
[関連発表論文]
- 長谷川剛, インターネットの輻輳制御技術," 生産と技術, vol. 64, no. 4, pp. 28-33, Autumn 2012.
4.1 TCPの特性に基づくネットワークの性能評価手法に関する研究
4.1.1 TCPの動作を考慮した無線LANの消費電力低減に関する研究
IEEE 802.11無線LANにおいては，無線通信が消費する電力が全体の10%から50%を占めることが報告されており，無線通信の消費電力を削減することが機器全体の消費電力を削減するうえで重要である．無線LANにおける省電力化に関する検討は，主にハードウェアレベルおよびMACプロトコルレベルの双方から行われている．一般に，ネットワーク機器の省電力に関して議論を行う場合においては，省電力効果とネットワーク性能間のトレードオフを考慮する必要がある．すなわち，消費電力の削減に効果のある要因を明らかにし，その要因がどの程度ネットワーク性能を低下させるかを知ることが重要である．しかし，TCPなどのトランスポート層プロトコルの挙動が省電力性能に与える影響に関してはこれまで検討が行われていない．
そこで本研究では，無線LAN においてTCPデータ転送を行う，単一の無線端末が消費する電力のモデル化手法を提案し，消費電力を低減する転送手法について検討した．提案モデルはMACレベルのモデルとTCPレベルのモデルの組合せによって実現した．MACレベルのモデルにおいては，CSMA/CAのフレーム交換に基づく消費電力モデルを構築した．TCPレベルにおいては，TCPの動作解析に基づいて消費電力モデルを構築した．構築した消費電力モデルに基づいた数値解析によって，無線端末から有線ネットワーク上にあるホストに対してTCP データ転送を行った場合の消費電力を解析的に導出可能となる．数値解析の結果から，パケットの送受信がない区間において理想的にスリープした場合とそうでない場合を比較することで，消費電力を削減するうえで効果的な要因を明らかにした．
さらに本研究では，無線LAN 環境におけるTCPデータ転送の省電力化を行うためにSCTPトンネリングを提案した．SCTPトンネリングは，複数のTCPフローを無線端末とアクセスポイント間に確立した1本のSCTPアソシエーションに集約する．そして，SCTPトンネリングは集約されたTCPフローのパケットをバースト的に転送することによって状態遷移回数を削減し，スリープによる省電力効果を高める．また，提案方式の省電力効果を評価するために，SCTPトンネリングの消費電力モデルを構築する．その消費電力モデルに基づいた消費電力解析により，提案方式が消費電力を最大70%程度削減できることを示した．
[関連発表論文]
- Masafumi Hashimoto, Go Hasegawa, and Masayuki Murata, “SCTP tunneling: Flow aggregation and burst transmission to save energy for multiple TCP flows over a WLAN,” submitted for publication.
- Masafumi Hashimoto, Go Hasegawa, and Masayuki Murata, “An analysis of energy consumption for TCP data transfer with burst transmission over a wireless LAN,” submitted for publication.
- Masafumi Hashimoto, Go Hasegawa, and Masayuki Murata, “Exploiting SCTP multi-streaming to reduce energy consumption of multiple TCP flows over a WLAN,” in Proceedings of The Second International Conference on Green Communications and Networking (GreeNETs 2012), October 25-26, 2012.
- 橋本匡史，長谷川剛，村田正幸, “無線LAN 環境におけるTCP データ転送の省電力化のためのSCTP トンネリングの提案,” 電子情報通信学会技術研究報告(IN2012-26), vol. 112, pp. 13-18, June 2012.
- 橋本匡史，長谷川剛，村田正幸, “SCTP を用いた無線LAN におけるTCP データ転送の省電力化に関する一検討,” 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集(BS-4-3), pp. S-20-S-21, September 2012.
- Masafumi Hashimoto, Transport-Layer Solutions for Achieving Fairness and Energy Efficiency in Wireless LANs. PhD thesis, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University, January 2013.